DE3738524A1 - Verbundtraeger mit stahlsteg - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbundträger mit einer Beton­ druckplatte, mit einem in dieser verankerten Stahlsteg und mit einem stählernen Zugglied, wobei der Stahlsteg an minde­ stens einer Seite Sägezahnform hat.

Bekannt sind Verbundträger, deren in der Betondruckplatte verankerter Stahlsteg einen Unterflansch hat, der als stäh­ lernes Zugglied wirkt und bei der Herstellung einstückig mit dem Stahlsteg ausgebildet ist. Zwischen dem Druckglied, der Betondruckplatte und dem Zugglied, dem im allgemeinen aus Stahl bestehenden Unterflansch, ist eine Schubverbindung er­ forderlich, die bei dem bekannten Verbundträger von dem Stahl­ steg übernommen wird.

Es gibt auch Verbundträger, bei welchen die horizontale Schubverbindung zwischen der Betondruckplatte und dem Stahl­ träger mit Kopfbolzendübeln vorgenommen wird.

Bei dem vorstehend beschriebenen, bekannten Verbundträger findet die Verbindung zwischen der Betondruckplatte und dem Stahlsteg innerhalb der Betondruckplatte statt. Die schmalen Außenflächen der Sägezähne bilden mit dem umhüllenden Beton die Preßflächen, über welche die Schubkräfte übertragen wer­ den. Dies erfolgt bei der sägezahnförmigen Scherverbindung des oben beschriebenen Verbundträgers auch ohne Kopfbolzendü­ bel.

Mit Nachteil hat sich aber gezeigt, daß selbst bei Ausnutzung der Verzahnung als Schubmittel ersichtlich die Preßfläche nicht beliebig groß gemacht werden kann, d.h. sie wird bei dem bekannten Verbundträger durch die Dicke des Stahlsteges und die Längen der Zahnflächen (Flanken und Kopf) vorgegeben. Diese geometrischen Bedingungen kann man aber nicht ändern. Im Gegenteil, zur Einsparung von Material ist man sogar be­ strebt, möglichst dünne Stahlbleche zu verwenden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Verbundträger mit den eingangs genannten Merkma­ len zu schaffen bzw. den bekannten Verbundträger so weiter auszugestalten, daß seine Tragfähigkeit erhöht wird, mög­ lichst durch Schaffung von Mitteln, um die abhebenden Kräfte besser aufnehmen zu können und/oder die Preßflächen zu ver­ größern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß minde­ stens einige Zähne des Stahlsteges tordiert und/oder ver­ schränkt sind. In überraschender Weise hat der Erfinder festgestellt, daß durch das Verdrehen der Zähne des Stahlste­ ges oder durch deren Verschränken die Preßflächen vergrößert werden können. Blickt man beispielsweise in Längsrichtung des Stahlsteges, dann vergrößert sich durch die Tordierung und auch durch das Verschränken ersichtlich in der Projektion bzw. Blickrichtung die Fläche des Zahnes, damit auch die Preßfläche. Hierdurch aber können höhere Scherkräfte übertra­ gen werden, so daß in der angestrebten Weise die Tragfähig­ keit des Verbundträgers bei gleichem Materialeinsatz wie bei dem bekannten Träger vergrößert werden kann. Durch das Tor­ dieren oder Verdrehen und auch durch das Verschränken entste­ hen am Zahn des Stahlsteges außerdem Schrägflächen, unter welche sich die Abhebekräfte verkeilen können. Je steiler man den jeweiligen Zahn verdrehen würde, umso größer würde die gegen das Abheben wirkende Fläche werden, umso mehr Kraft würde die Bewehrung abnehmen.

Der gesamte Verbundträger wird also wirtschaftlicher herstell­ bar, weil der Materialeinsatz größere Leistungen erbringt.

Das Tordieren oder Verdrehen des jeweiligen Zahnes am Stahl­ steg erfolgt um die Längsachse des Zahnes, die senkrecht zur Längsrichtung des Stahlsteges vorzugsweise in der Mitte eines Zahnes liegt. Bei anderer Betrachtung wird die Längsachse des Zahnes als Schnittlinie zweier Ebenen gebildet, nämlich der Ebene des Stahlsteges einerseits und der quer zu diesem etwa durch die Zahnmitte verlaufenden gedachten Ebene.

Auch das Verschränken des Zahnes erfolgt aus der Ebene des Stahlsteges zur Seite heraus, so daß in der senkrechten Pro­ jektion gesehen der Zahn größer wird. Hierdurch aber erreicht man die erhöhte Tragfähigkeit des erfindungsgemäßen Verbund­ trägers bei wirtschaftlicher Herstellung desselben.

Die Form der Zähne des Stahlsteges können verschieden ausge­ staltet werden. Es ist beispielsweise denkbar, in Blickrich­ tung quer auf den Stahlsteg den Zähnen die Form eines Trape­ zes zu geben, wobei die beiden Flanken des Zahnes von seinem Grund zum Kopf zusammenlaufen, so daß der Grund des Zahnes, d.h. die Verbindungsstrecke zwischen den beiden Flanken des Zahnes unten, größer als der Kopf des Zahnes ist. In die Lüc­ ken zwischen den Zähnen können die Bewehrungsstähle in den Beton eingelegt werden. Mit Vorteil kann man also unter Ver­ wendung des erfindungsgemäßen Stahlsteges die untere Beweh­ rungslage der Betondruckplatte ungestoßen durch den Stahlsteg führen. Auch Rohrleitungen können ohne besondere Vorkehrungen durch diese Aussparungen zwischen den Zähnen hindurchgeführt werden. Die untere Bewehrung der Betondruckplatte übernimmt im Bereich der Schubverbindung die Rißsicherung. Außerdem übernimmt die vorhandene Bewehrung in der Betondruckplatte die durch den tordierten und/oder verschränkten Zahn entste­ henden Spreizkräfte.

Anstelle eines geraden Kopfes und gerader Flanken für den Zahn des Stahlsteges können auch gerundete Flächen vorgesehen werden. Die gerundeten Zahnformen weisen geringere Kerbwir­ kungen auf. Wenn der Zahngrund größer als sein Kopf ist, wie vorstehend bei der bevorzugten Ausführungsform beschrieben, erhält man hinsichtlich des eingelegten Stahlsteges eine grö­ ßere wirksame Biegefläche. Es kann in dieser Hinsicht bevor­ zugt sein, viel Material im Zahngrund des Stahlsteges stehen­ zulassen. Die Trapezform der Zähne erlaubt auch ein leichte­ res Einlegen der Bewehrung selbst und führt zu einer großen Momentaufnahme unten im Zahnfuß, wie erwähnt.

Denkbar ist es aber auch, daß man die plastische Tragfähig­ keit im Zahngrund soweit abändert, daß es frühzeitiger zu einer Verformung kommt. Wenn beispielsweise von der Betonsei­ te her die Kraftaufnahme als niedriger festgestellt wird, könnte es zweckmäßig sein, die Länge des Zahnfußes in Rich­ tung auf eine geringere Momentenaufnahme zu verkürzen, d.h. den Zahnfuß zu schwächen. Um den Grund oder Zahnfuß zu schwä­ chen, kann man beispielsweise die vorstehend beschriebenen geraden Flanken des trapezförmigen Zahnes parallel zueinander und parallel zur Längsachse des Zahnes anordnen, so daß die Zahnform beispielsweise rechteckig ist oder die Form eines oben geschlossenen U hat. Noch weiter kann man den Zahnfuß schwächen, indem man die Zähne hinterschneidet. Mit einer solchen Form eines hinterschnittenen Zahnes wird also mit Vorteil bei einer betonseitigen Ausnutzung der Tragfähigkeit die plastische Tragfähigkeit im Zahngrund gerade erreicht. Es kann also mit anderen Worten gerade erwünscht sein, die Tragfähigkeit des Stahlsteges in Anpassung an die betonseiti­ gen Kräfte zu schwächen.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Zähne eines Stahlsteges alle in einer Drehrichtung oder wenigstens einige der Zähne des Stahlsteges in entgegenge­ setzter Drehrichtung tordiert und/oder verschränkt. Hierdurch kann man die Herstellung vereinfachen oder auch die Angriffs­ richtung der von den Preßflächen aufgenommenen Scherkräfte in gewünschte Richtungen lenken. Beispielsweise kann man die Zähne wechselseitig zur einen und zur anderen Seite tordieren oder verschränken, oder man kann alle Zähne in dieselbe Rich­ tung drehen oder verschränken. Das Verschränken bedeutet, daß man praktisch den Zahn an seiner Spitze oben zur Seite biegt. Dies kann von der Längsachse des Stahlsteges gesehen quer nach beiden Seiten hin erfolgen.

Zweckmäßig ist es gemäß der Erfindung ferner, wenn der Stahl­ steg ein T-Träger ist und durch symmetrisches Auftrennen ei­ nes Doppel-T-Trägers in Längsrichtung hergestellt ist. Man hat sich bereits überlegt, den Oberflansch eines I-förmigen Walzträgers aus Materialersparnis abzuschneiden. Durch den symmetrischen Brennschnitt gemäß der Erfindung, der außerdem zugleich die Sägezahnform ausgestaltet, kann man mit Vorteil aus einem doppel-T-förmigen Walzträger zwei Stahlstege aus­ bilden. Damit kann man aus einem Walzträger ein Stahlelement schaffen, welches eine größere Steghöhe, Konstruktionshöhe und damit eine höhere Tragfähigkeit erzielt.

Die doppel-T-förmigen Walzträger sind bekanntlich nur in ge­ stuften Profilhöhe erhältlich, und durch das symmetrische Aufschneiden und Ausbilden der Sägezahnform kann man eine op­ timale Anpassung an die Konstruktionshöhe schaffen. Mit der Zahnform, genauer mit der Höhe des jeweiligen Zahnes, kann die Konstruktionshöhe bewußt variiert werden.

Vorteilhaft ist es erfindungsgemäß ferner, wenn das stählerne Zugglied der Unterflansch des Stahlsteges ist und der gesamte Stahlsteg mit Beton umhüllt ist. Während der Verbundträger gemäß der Erfindung allgemein eine Konstruktion mit Druck­ glied, Zugglied und dazwischen angeordneter Schubverbindung in Gestalt eines Stahlsteges darstellt und dieser Stahlsteg beispielsweise in einem Betonzugglied durch Kopfbolzendübel verankert sein kann oder dergleichen, ist es aber im Hinblick auf den Brandschutz und die Herstellungen besonders zweckmä­ ßig, wenn der Unterflansch, einstückig mit dem Stahlsteg aus­ gebildet, das stählerne Zugglied bildet und zum Brandschutz oder dergleichen mit Beton umhüllt ist, wie vorstehend be­ schrieben.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten erge­ ben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausfüh­ rungsbeispiele in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch eine Schnittansicht durch den Verbundträ­ ger mit tordiertem Zahn,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf den in der Betondruckplatte verankerten Stahlsteg, etwa für die Ausgestaltung der Fig. 1,

Fig. 3 bis 7 andere Zahnformen als in den Fig. 1, 2 und 8 bis 11 gezeigt,

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Stahlsteg mit tordierten Zäh­ nen, wobei die Drehung aller aufeinanderfolgender Zähne in dieselbe Richtung vorgenommen ist,

Fig. 9 die gleiche Ansicht wie Fig. 8, wobei jedoch die Tor­ dierung aufeinanderfolgender Zähne in die entgegenge­ setzte Richtung vorgenommen wurde,

Fig. 10 die Anpassungsmöglichkeit eines Doppel-T-Trägers durch symmetrisches Aufschneiden an einer Konstruk­ tionshöhe einer ersten Ausführungsform und

Fig. 11 die gleiche Darstellung wie bei Fig. 10, wobei jedoch eine andere Ausführungsform mit anderer Konstruktions­ höhe dargestellt ist.

Der in den Figuren und insbesondere in den Fig. 1 und 2 ge­ zeigte Verbundträger ist zur Verdeutlichung abgebrochen und schematisch dargestellt. Er weist eine Betondruckplatte 1 und einen Stahlsteg 2 auf, der in Sägezahnform, wie in den Fig. 2 bis 11 gezeigt ist, durch Auftrennen eines Doppel-T-Trägers 3 hergestellt ist und den am Steg 2 angeformten Unterflansch 4 als stählernes Zugglied hat.

In der Seitenansicht der Fig. 2 erkennt man in der Mitte ei­ nen vollen Zahn 5 und an den abgebrochenen Enden rechts und links jeweils einen halben Zahn mit unter gleichem Winkel zur Längsachse 6 des Zahnes 5 angestellten Flanken 7 und - in nicht tordiertem oder verschränktem Zustand - in der Ebene des Stahlsteges 2 liegendem Kopf 8 und unten am Grund im Ab­ stand der Zahnhöhe angeordneten Zahnfuß 9.

Nach den Fig. 1 und 2 wirken die Betondruckkräfte 10 in der Schwerlinie 11 der Betondruckplatte 1 und sollen über die Schubverbindung in den gezogenen Stahlsteg 2 weitergeleitet werden. Die Betondruckkräfte 1 wirken auf die Preßfläche 12 des Stahlsteges 2, die durch die insbesondere in den Fig. 1, 8 und 9 gezeigte Torsion gegenüber der reinen Schnittfläche vergrößert ist. In Fig. 1 blickt man auf die Projektion des tordierten Zahnes 5, weshalb die Preßfläche größer als die Fläche der Flanke 7 ist. Infolge des höhenmäßigen Versatzes der Wirkungslinie der Betondruckkraft 10 und des Zentrums 13 der Preßfläche 12 sowie infolge der Neigung der Preßfläche 12 entstehen Abtriebskräfte 14. Diese greifen unter die ge­ neigten Flanken 7 des tordierten Zahnes 5 an der mit 15 be­ zeichneten Stelle. Zum Beispiel durch die Neigung der Flanken 7 erge­ ben sich Spreizkräfte 16, welche durch die ohnehin vorhandene Bewehrung 17 der Betondruckplatte 1 aufgenommen werden.

Die betonseitig aufnehmbaren Scherkräfte 18 sind abhängig von der Größe der Preßfläche 12. Im Traglastzustand sollen diese Kräfte im Zahngrund 9 Schnittgrößen erzeugen, die eine pla­ stische Verformung des Zahnes 5 bewirken. Die Größe der pla­ stischen Tragfähigkeit des Zahngrundes 9 ist von der Länge des Zahngrundes und damit von der Form des Zahnes 5 abhängig.

In den Fig. 2 bis 7 sind unterschiedliche Zahnformen darge­ stellt, in denen die Längen des Zahngrundes 9 variiert wer­ den.

Fig. 2 zeigt den trapezförmigen Zahn, Fig. 3 die Form des rechteckigen Zahnes, in Fig. 4 ist der Zahn hinterschnitten, so daß der Zahngrund 9 kleiner als der Zahnkopf 8 ist. In den Fig. 5 bis 7 sind gerundete Formen mit geringerer Kerbwirkung gezeigt.

Die Fig. 8 und 9 zeigen zwei verschiedene Ausführungsformen von Stahlstegen. Bei dem Steg 2 der Fig. 8 sind die Zähne 5 alle in einer Drehrichtung 20 tordiert, während bei der Aus­ führungsform der Fig. 9 der linke Zahn in der Drehrichtung 20, der rechte Zahn, dessen Längsachse 6 als zentraler Punkt dargestellt ist, in der entgegengesetzten Drehrichtung 21 tordiert ist.

Die Tordierung kann man beispielsweise durch quer zueinander bewegbare Preßbacken erzeugen.

In den Fig. 10 und 11 ist beschrieben, wie ein vorgegebenes I-Walzenprofil 3 durch unterschiedliche Höhen der Zähne 5 an zwei verschiedene Konstruktionshöhen H angepaßt werden kann.

Mit den äußeren Umrandungen, in den Fig. 10 und 11 oben ge­ strichelt gezeichnet, ist das I-Walzenprofil dargestellt. Es wird entlang der Linie der Zähne, d.h. der durch die Flanken 7 und den Grund 9 vorgegebenen Linie aufgeschnitten. Dadurch entstehen zwei T-förmige Profilhälften, von denen das untere jeweils mit ausgezogenen Linien dargestellt ist und den Stahl­ steg 2 bedeutet. Dieser ist in der Betondruckplatte 1 veran­ kert, und die gesamte Konstruktionshöhe des Verbundträgers ist mit H in Fig. 10 bzw. mit H′ in Fig. 11 gezeigt. Man er­ kennt, daß man aus ein und demselben I-Walzprofil 3 durch ge­ änderte Form der Zähne 5 (siehe Fig. 10 einerseits und Fig. 11 andererseits) durch das symmetrische Auftrennen eine An­ passung an unterschiedliche Konstruktionshöhen H bzw. H′ er­ reicht.

Claims (4)

1. Verbundträger mit einer Betondruckplatte (1), mit einem in dieser verankerten Stahlsteg (2) und mit einem stähler­ nem Zugglied (4), wobei der Stahlsteg (2) an mindestens einer Seite Sägezahnform hat, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens einige Zähne (5) des Stahlsteges (2) tordiert und/oder verschränkt sind (Fig. 1, 8, 9).

2. Verbundträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (5) des Stahlsteges (2) alle in einer Drehrich­ tung (20) oder wenigstens einige der Zähne des Stahlsteges (2) in entgegengesetzter Drehrichtung (21) tordiert und/ oder verschränkt sind (Fig. 8 und 9).

3. Verbundträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Stahlsteg (2) ein T-Träger ist und durch sym­ metrisches Auftrennen eines Doppel-T-Trägers in Längsrich­ tung hergestellt ist (Fig. 10 und 11).

4. Verbundträger nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das stählerne Zugglied (4) der Unter­ flansch des Stahlsteges (2) ist und der gesamte Stahlsteg (2) mit Beton umhüllt ist.